Komórka Cajala-Retziusa

Komórka Cajala-Retziusa
Komórki Cajala-Retziusa narysowane przez Santiago Ramóna y Cajala w 1891 r
. Identyfikatory
Identyfikator NeuroLexa	nlx_cell_20081206
Anatomiczne warunki neuroanatomii

Komórki Cajala-Retziusa ( komórki CR ) (znane również jako poziome komórki Cajala ) to heterogenna populacja morfologicznie i molekularnie różnych typów komórek produkujących reeliny w strefie brzeżnej/warstwie I rozwojowej kory mózgowej oraz w niedojrzałym hipokampie różnych różnych gatunków oraz w różnych okresach embriogenezy i życia postnatalnego.

Komórki te zostały odkryte przez dwóch naukowców, Santiago Ramón y Cajal i Gustaf Retzius , w dwóch różnych czasach i u różnych gatunków. Powstają w rozwijającym się mózgu w wielu miejscach w korze nowej i hipokampie . Stamtąd komórki Cajala-Retziusa (CR) migrują przez strefę brzeżną, rozpoczynając warstwę I kory.

Ponieważ komórki te są zaangażowane w prawidłową organizację rozwijającego się mózgu, istnieje kilka badań wskazujących na występowanie komórek CR w zaburzeniach neurorozwojowych, zwłaszcza w schizofrenii , chorobie afektywnej dwubiegunowej , autyzmie , bezmózgowiu i padaczce płata skroniowego .

Rozwój

W 1971 roku opisano, że bardzo trudno było znaleźć komórkę CR w korze dorosłego człowieka, ze względu na stałą liczbę tych komórek oraz fakt, że wraz ze wzrostem mózgu zwiększa się odległość między tymi komórkami, co wymagało obserwacji dużej liczbę przygotowań do znalezienia jednej z tych komórek. U myszy komórki CR powstają na bardzo wczesnym etapie rozwoju, pojawiając się między 10,5 a 12,5 dniem embrionalnym.

Opisano, że komórki Cajala-Retziusa migrują stycznie w strefie brzeżnej, powierzchownej warstwie płytki wstępnej w korowym nabłonku nerwowym. Według niektórych badań migracja ta zależy od miejsca, w którym komórka została wygenerowana, co wskazuje na związek między pochodzeniem, migracji i miejsca docelowego komórki.

Badania wykazały, że komórki Cajala-Retziusa mają różne pochodzenie, zarówno w korze nowej , jak iw hipokampie. W korze nowej wywodzą się z miejscowej paliuszowej komory, granicy paliacyjno-podpaliczkowej paliusza brzusznego, okolicy przegrody, rąbka korowego i pozagałkowej strefy komorowej.

W 2006 roku wykazano, że w komórkach myszy opony mózgowe kontrolują migrację komórek CR w otoczce korowej. Subpopulacje tych neuronów z przegrody i granicy palialno-podpałkowej wyrażają czynnik transkrypcyjny homeodomeny Dbx1 i migrują do kory przyśrodkowej, grzbietowo-bocznej i gruszkowatej i chociaż genetycznie różnią się od innych subpopulacji (Dbx1 ujemne), wszystkie mają te same właściwości morfologiczne i elektrofizjologiczne, pomimo różnego pochodzenia komórek CR.

Funkcjonować

Komórki Cajala-Retziusa biorą udział w organizacji rozwijającego się mózgu. W 1998 roku niedojrzałe neurony z kory nowej piramidy i innych obszarów niedojrzałego mózgu wykazały depolaryzację błony komórek CR spowodowaną aktywacją receptora GABA-A i glicyny. W 1994 roku wykazano, że subpopulacja komórek CR jest GABAergiczna (przy użyciu GABA jako przekaźnika).

W 2003 roku wykazano, że komórki CR u gryzoni i naczelnych są glutaminergiczne (wykorzystując glutaminian jako przekaźnik). Badania immunohistochemiczne (wykrywanie antygenów poprzez wykorzystanie zasady swoistego wiązania się przeciwciał z antygenami w tkankach biologicznych) wykazały, że komórki CR wyrażały receptory GABA-A i GABA-B, jonotropowe i metabotropowe receptory glutaminianu, pęcherzykowe transportery glutaminianu i szereg różnych białka wiążące, takie jak kalbindyna, kalretynina i parwalbumina. Komórki CR wykazują ekspresję kilku genów ważnych w kortykogenezie, takich jak reelin (RELN), LIS1, EMX2 i DS-CAM. Komórki CR selektywnie wyrażają p73, członka rodziny p53 zaangażowanego w śmierć i przeżycie komórek.

Komórki CR otrzymują wczesny sygnał serotonergiczny , który u myszy tworzy kontakty synaptyczne.

W 2001 roku stwierdzono, że komórki CR w strefie brzeżnej mają elektrofizjologiczne odciski palców. Badania patch-clamp na całych komórkach (technika laboratoryjna w elektrofizjologii umożliwiająca badanie pojedynczych lub wielu kanałów jonowych w komórkach) wykazały, że CRN wstrzyknięty przez nadprogowy impuls prądu depolaryzującego wyraża powtarzalny tryb wypalania, a komórki wstrzyknięte przez impuls prądu hiperpolaryzującego wyrażają prąd wewnętrzny aktywowany hiperpolaryzacją (prąd H).

Za pomocą elektrod patch-clamp zawierających chlorki w 2006 r. zarejestrowano spontaniczne prądy postsynaptyczne (PSC) w około 30% komórek CR w korze mózgowej szczura P0-P2. Te spontaniczne prądy postsynaptyczne zmniejszyły się do około 10% w P4, co wskazuje, że komórki CR zostały funkcjonalnie odłączone podczas dalszego rozwoju. te spontaniczne prądy postsynaptyczne były odwracalnie blokowane przez bikukulinę, światłoczułego kompetycyjnego antagonistę receptorów GABA-A, co sugeruje aktywację receptorów GABA-A w tych spontanicznych prądach postsynaptycznych. Ponadto tetrodotoksyna, która hamuje odpalanie potencjałów czynnościowych w nerwach, nie miała wpływu na częstotliwość i amplitudę tych spontanicznych prądów postsynaptycznych, co wskazuje, że te spontaniczne prądy postsynaptyczne są niezależne od presynaptycznych potencjałów czynnościowych.

Rozwój mózgu

reelinę białka macierzy pozakomórkowej , która jest krytycznie zaangażowana w kontrolę promieniowej migracji neuronów poprzez szlak sygnałowy, w tym receptor lipoprotein o bardzo małej gęstości (VLDLR), receptor apolipoproteiny E typu 2 (ApoER2) i adapter cytoplazmatyczny białko wyłączone 1 (Dab1). We wczesnym rozwoju korowym u myszy mutacje Dab1, VLDLR i ApoER2 generują podobne nieprawidłowe fenotypy, zwane fenotypem podobnym do reelera . Wykonuje kilka nieprawidłowych procesów w rozwoju mózgu, takich jak tworzenie gradientu z zewnątrz do wewnątrz, tworzenie komórek w ukośnej orientacji. Dlatego komórki CR kontrolują dwa procesy: odłączanie się od gleju promienistego i translokację somalną w tworzeniu warstw korowych. Ponadto typ reelera przejawia się również słabą organizacją płytki komórkowej Purkinjego (PP) i dolnego kompleksu oliwkowego (IOC).

Znaczenie kliniczne

Problemy w migracji, zwłaszcza te, które wynikają z braku produkcji szpul, mogą wpływać na rozwój mózgu i prowadzić do zaburzeń w jego prawidłowym funkcjonowaniu.

W latach pięćdziesiątych Falconer opisał zmutowaną mysz Reeler jako naturalnie występującego mutanta. Wykazuje pewne nieprawidłowości behawioralne, takie jak ataksja, drżenie i hipotonia, które, jak odkryto, są związane z problemami w migracji neuronów , aw konsekwencji z cytoarchitekturą w móżdżku , hipokampie i korze mózgowej .

Później odkryto, że mutacja powodująca te zaburzenia była zlokalizowana w genie RELN, który koduje reelin, glikoproteinę wydzielaną przez komórki Cajala-Retziusa w rozwijającym się mózgu. Białko to wydaje się działać jako sygnał stopu dla migrujących neuronów, kontrolując położenie i orientację neuronów w ich warstwach, zgodnie ze wzorcem rozwoju od wewnątrz do zewnątrz. Kiedy dochodzi do mutacji, ekspresja reeliny jest zmniejszona, a sygnał ten nie jest tak silny, dlatego migracja pierwszych neuronów w mózgu nie przebiega prawidłowo. Mutant Reeler został wykorzystany, ze względu na swoje cechy, jako model do badania zaburzeń neuropsychiatrycznych.

• W mózgach osób z chorobą Alzheimera liczba komórek Cajala-Retziusa (która jest znacznie zmniejszona po dojrzewaniu iw dorosłym życiu) jest jeszcze bardziej zmniejszona w porównaniu z normalnymi mózgami; ich morfologia jest również zmieniona, a mianowicie następuje znaczne zmniejszenie ich arboryzacji dendrytycznej, co zmniejsza liczbę synaps między tymi komórkami a innymi neuronami. Ponieważ komórki Cajala-Retziusa są ważne dla laminarnego modelowania mózgu, ich utrata może być związana z postępującym zaburzeniem zespołów mikrokolumnnych kory asocjacyjnej, co może wyjaśniać niektóre objawy tej choroby.
• schizofrenia ma podłoże neurorozwojowe, to znaczy w naszym rozwijającym się mózgu między pierwszym a drugim trymestrem ciąży zachodzą zdarzenia, które mogą warunkować aktywację patologicznych obwodów nerwowych prowadzących do jej objawów w późniejszym życiu. Wysunięto hipotezę, że nieprawidłowa laminacja mózgu jest jedną z możliwych przyczyn schizofrenii.
• Wykazano, że w mózgach pacjentów ze schizofrenią, jak również u pacjentów z chorobą afektywną dwubiegunową , reelina glikoproteinowa jest obniżona o 50%. W mózgach pacjentów z autyzmem nieprawidłowości strukturalne w korze nowej i obniżony poziom reeliny sugerują udział komórek CR w tym zaburzeniu.
• Lissencephaly wynika z wadliwej migracji neuronów między pierwszym a drugim trymestrem ciąży, co powoduje brak rozwoju zakrętów i bruzd, a także nieprawidłowe uwarstwienie, nadające mózgowi gładki wygląd. Od 2003 roku było pięć genów związanych z lissencephaly, w tym LIS1, pierwszy odkryty, oraz RELN. Najwyraźniej mutacje w genie LIS1 nie wpływają na komórki Cajala-Retziusa, mimo że produkt tego genu zakłóca interakcję Reelin z ich receptorami. Mutacje w genie RELN pojawiają się w postaci autosomalnej lissencephaly z hipoplazją mózgu, w której pacjenci wykazują opóźnienie rozwojowe, hipotonię, ataksję i drgawki, objawy, które mogą być związane z mutantem reelera .
• Padaczka skroniowa charakteryzuje się dużą liczbą komórek Cajala-Retziusa w dorosłym życiu, co rzekomo powoduje ciągłą neurogenezę i migrację, powodując w ten sposób napady charakterystyczne dla tego zaburzenia.

Historia

W 1891 roku Santiago Ramón y Cajal opisał smukłe poziome komórki dwubiegunowe, które znalazł w preparacie histologicznym rozwijającej się strefy brzeżnej zajęczaków. Komórki te zostały następnie uznane przez Gustafa Retziusa za homologiczne do tych, które znalazł w strefie brzeżnej płodów ludzkich w połowie ciąży w 1893 i 1894. Opisał te komórki jako posiadające duże, poziome, czasem zorientowane pionowo somaty, zlokalizowane w pewnej odległości z piw.

Później, w 1899 roku, Cajal narysował neurony w warstwie I ludzkiego płodu w okresie i noworodku. Komórki leżały bliżej miękiszu i wykazywały mniejsze, często trójkątne lub gruszkowate somaty i mniej złożone procesy, które nie miały wstępujących rozgałęzień i miały bardziej powierzchowne położenie niż komórki opisane wcześniej przez Retziusa. Różne morfologie komórek oraz fakt, że Cajal i Retzius używał różnych gatunków w różnych okresach rozwojowych, co doprowadziło do dyskusji na temat definicji komórek Cajala-Retziusa. W rzeczywistości badania immunohistochemiczne przeprowadzone na zaawansowanych etapach rozwoju kory mózgowej człowieka i makaka uwidaczniają komórki bardziej podobne do komórek opisanych przez Cajala.

Z kolei badania z 1994 roku dotyczące połowy okresu ciąży u ludzi opisują komórki bliższe typowi Retziusa.

Wczesne opisy Cajala i Retziusa dotyczyły kory nowej , ale od 1994 roku podobne komórki znajdowano w strefie brzeżnej hipokampa .

Następnie różne badania dowiodły, że komórki Cajala-Retziusa są odpowiedzialne za produkcję szpuli,

W 1999 roku Meyer luźno zdefiniował komórki Cajala-Retziusa jako rodzinę neuronów immunoreaktywnych Reln w strefie brzeżnej hipokampu, aby rozstrzygnąć różnicę między neuronami pionierskimi, pochodnymi płytki wstępnej Reln-ujemnymi, które osiadają w tym samym obszarze i rzut na obszar podkorowy, który opisał już w 1998 roku. Opisał także prostsze komórki o prostszej morfologii w strefie brzeżnej gryzoni.

W 2005 roku odkrycie heterogenicznych czynników transkrypcyjnych i nowych miejsc pochodzenia sugerowało, że na różnych obszarach rozwijającej się kory istniały odrębne subpopulacje komórek Cajala-Retziusa.

Od 2017 r. Nie ustalono jasnego schematu klasyfikacji.